【正文】 ................................................... 34 心得與感悟 .................................................................................................................. 54 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 54 頁 摘要 本文介紹了基于 AT89S52 單片機(jī)的多功能電子萬年歷的硬件結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計(jì)方法。 因系統(tǒng)中所需按鍵不多，為了釋 放更多的 CPU占有時(shí)間，操作方便，故采用方案二。因這些延時(shí)均為 15μS 的整倍，因此在程序中可以編寫一個(gè)以 15μS為基準(zhǔn)的延時(shí)函數(shù)。 第 16腳：背光源負(fù)極。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 29是 1602的內(nèi)部顯示地址。 ? P2 口： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。當(dāng) WDT激活后，晶振工作， WDT在每個(gè)機(jī)器周期都會增加。另一種方式由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號到 XTAL1端輸入，而 XTAL2端浮空。在整個(gè)中斷響應(yīng)過程中CPU 所執(zhí)行的操作步驟如下： （ 1）完成當(dāng)前指令的操作 （ 2）將 PC內(nèi)容壓入堆棧 （ 3）保存當(dāng)前的中斷狀態(tài) （ 4）阻止同級的中斷請求 （ 5）將中斷程序入口地址送 PC 寄存器 （ 6）執(zhí)行中斷服務(wù)程序 （ 7）返回 時(shí)鐘芯片 DS1302 接口設(shè) 計(jì)與性能分析 DS1302 性能簡介 DS1302 是 Dallas 公司生產(chǎn)的一種實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。位 0是讀 /寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為 1；進(jìn)行寫操作時(shí)，該位為 0。 現(xiàn)場溫度直接以 一線總線 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 DOWN 鍵：當(dāng) SET 鍵按下時(shí)， DOWN 進(jìn)行 SET 選定項(xiàng)（如：小時(shí)）的減操作； OUT 鍵：當(dāng) OUT 鍵按下時(shí)，此鍵功能為退出校準(zhǔn)功能，進(jìn)入下一模式，顯示溫度值和上下限的溫度值。這樣有利于程序修改和調(diào)試，增強(qiáng)了程序的可移植性。 初始化開中斷 讀18b20 S1 或 S2 是否按下 掃描鬧鐘 顯示溫度 設(shè)置鬧鐘 顯示溫度 設(shè)置時(shí)間 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 第 32 頁 共 54 頁 圖 32時(shí)間設(shè)置流程圖 鬧鐘設(shè)置子程序流程 時(shí)間設(shè)置程序流程圖如圖 33所示。 //*********** DS1302 時(shí)間顯示定義部分 sbit T_CLK=P3^4。 // 秒 分鐘 小時(shí) 日 月 年 星期 。//顯示模式 0 void Disp_mod1(void)。當(dāng) s1=6時(shí)，地址指針指向 month顯示位置，變量最大值為 12。4K7R110uFC1VCCS1res 4K7R110uFC1VCCS1res 圖 16 復(fù)位電路 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 第 30 頁 共 54 頁 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 電子萬年歷的功能是在程序控制下實(shí)現(xiàn)的。 1K 1K 1K 1KVCC VCC VCC VCCS2 S3 S4 S5P3~0 P3~1 P3~2 P3~3 圖 15 按鍵電路 對以上 4 個(gè)按鍵作簡要說明： S4—— SET 鍵， S3—— UP 鍵， S2— — DOWN鍵， S5—— OUT/STOP 鍵。 DS1302 與 RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè) RAM單元，共 31 個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31個(gè)字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、 FFH(讀 )。對于位 6，若對時(shí)間進(jìn)行讀 /寫時(shí)， CK=0，對程序進(jìn)行讀 /寫時(shí) RAM=1。 ? 中斷系統(tǒng)： AT89S52 單片機(jī)有 6 個(gè)中斷源，中斷系統(tǒng)主要由中斷允許寄存器 IE、中斷優(yōu)先級寄存器 IP、優(yōu)先級結(jié)構(gòu)和一些邏輯門組成。XTAL1反相器的輸入， XTAL2為反相器的輸出。 WDT 由 13位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門 狗定時(shí)器復(fù)位存儲器（ WDTRST）構(gòu)成。 ? ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ALE（地址鎖存器允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。作輸入口 使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。需要做較精確的延時(shí)。 按鍵控制模塊設(shè)計(jì)與論證 方案一： 采用矩陣鍵盤，由于按鍵多可實(shí)現(xiàn)數(shù)值的直接鍵入，但在系統(tǒng)中需要 CPU 不間斷的對其端口掃描。因?yàn)樗挠泻芎玫拈_放性和可發(fā)揮性，因此對作者的要求比較高，不僅考察了對單片機(jī)的掌握能力更加強(qiáng)調(diào)了對單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用 ， 而且在操作的設(shè)計(jì)上要力求簡潔，功能上盡量齊全，顯示界面也要出色 ， 數(shù)字顯示的時(shí)鐘已經(jīng)越來越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會議室、車站和廣場等使用，壁掛式 LED 數(shù)碼管顯示的日歷鐘逐漸受到人們的歡迎。 3．主要參考文獻(xiàn)： [1]李 朝青 . 單片機(jī)原理及接口技術(shù) . 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021,5 [3]龔運(yùn)新 . 單片機(jī) C 語言開發(fā)技術(shù) . 北京 :清華大學(xué)出版社 , 2021,9 [4]孫涵芳 . MCS51 系列單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]. 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 1996,4 [5]賈好來 . MCS— 51單片機(jī)原理及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 2021 年 [6]陳海宴 . 51單片機(jī)原理及應(yīng)用 —— 基于 Keilc與 Proteus北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 2021,7 4．課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃： 序號 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 1 202196 布置任務(wù)，教師講解設(shè)計(jì)方法及要求 2 202196 至 11 查找閱讀資料，初定方案 ,小組會議討論并確定方案 3 2021911 至 16 硬件電路設(shè)計(jì)及程序編寫 4 2021916 至 19 仿真、實(shí)驗(yàn)并寫說明書，小組討論 5 2021919 答辯 指導(dǎo)教師 汪普林 日期： 2021 年 9 月 19 日 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 54 頁 前言 隨著科技的快速發(fā)展，從擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，初步確定系統(tǒng)由電源模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊、溫度測量模塊和鬧鐘模塊共六個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示。 (3).Match ROM（ 55h），只有準(zhǔn)確的符合 64 位 ROM 序列的 DS1820 才能響應(yīng)其后的指令，當(dāng)然，單點(diǎn)測溫時(shí)可以使用 Skip ROM（ CCh）指令來跳過這一步。 第 3腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對比度。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4位總線，低電平時(shí)為 8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10的點(diǎn)陣字符。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，見表 1 所 示： P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。需要注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。如果將數(shù)據(jù)寫入 SBUF，數(shù)據(jù)會被送入發(fā)送寄存器準(zhǔn)備發(fā)送。這樣，雖然高 128字節(jié)區(qū)分與專用寄器 ，即特殊功能寄存器區(qū)的地址是重合的，但實(shí)際上它們是分開的。 DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中較大者供電。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。計(jì)數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1重新開始對低 溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。在單片機(jī)每次初始加電時(shí)，首先投入工作的功能部件是復(fù)位電路。當(dāng) s1=2時(shí)，地址指針指向 fen顯示位置處，變量最大值為 59。 //是否需要清屏標(biāo)志位 “1”為需要 “0”為不需要 bit flag,sflag。 void W1302(uchar, uchar)。 void Set(uchar,uchar)。北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [15] 楊立民，單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社 ,～ 12。主程序流程圖如圖 31所示： 圖 31主程序流程圖 時(shí)間設(shè)置子程序流程 通過單片機(jī)判斷 S1按下的次數(shù)來設(shè)置，由 s1num標(biāo)志位來記錄次數(shù)，用 if語句判斷執(zhí)行命令。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，考慮到電源的穩(wěn)定時(shí)間，參數(shù)漂移，晶振穩(wěn)定時(shí)間以及復(fù)位的可靠性等因素，必須有足夠的余量。 DS18B20 測溫原理如圖 5 所示。 DS1302 的控制字 DS1302 的控制字如表 2 所示。其工作過程可概括為：首先系統(tǒng) RST 引腳驅(qū)動至高電平，然后在 SCLK 時(shí)鐘脈沖的作用下，通過 I/O 引腳向 DS1302 輸入地址 /命令字節(jié)，隨后再在 SCLK 時(shí)鐘脈沖的配合下，從 I/O 引腳寫入或讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，定時(shí)器中含有 3種基本的寄存器：控制寄存器、方式寄存器和 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 AT89S52系列單片機(jī)的串行通信口可以工作 于同步和異步通信方式。 ? PSEN：程序存儲允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P2 亦接收低高位地址和其他控制信號。其電路如圖 211所示： 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 54 頁 圖 211 1602的電路連接 1. 6 蜂鳴器鬧鈴電路 當(dāng)單片機(jī)給蜂鳴器一個(gè)低電平時(shí)，三極管導(dǎo) 通驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音作為定時(shí)鬧鈴，其電路圖如圖 212所示： 圖 212 蜂鳴器連接電路 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 54 頁 2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 根據(jù)上述所確定的系統(tǒng)方案構(gòu)想，下面進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)在下面會詳細(xì)介紹。高電平表示有效，低電平則無效。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求達(dá)到功耗小、體積小、成本低，顯示信息多等要求，權(quán)衡三種方案，選擇方案三。 方案二 ： 采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20， 它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，但準(zhǔn)確度不高，誤差最大達(dá) 2 度。 關(guān)鍵字 ：時(shí)鐘顯示 調(diào)整 溫度計(jì) 液晶顯示 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 54 頁 ABSTRACT This paper introduces the based on AT89S52 multifunction electronic calendar of the hardware structure and software and hardware design method. This design by data display module, temperature acquisition module, time processing module and set module four modules. With AT89S52 singlechip microputer system for the controller to serial clock calendar chip DS1302 record calendar and time, it can be to date and time, minutes and seconds for the time, also has a leap year pensation